10.1 探索微观（举一反三讲义）物理新教材沪粤版八年级下册

10.1 探索微观 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 3 【知识梳理】 3 知识点1：关于物质结构的猜想 3 知识点2：什么叫分子 3 知识点3：分子的大小 5 知识点4：分子可以再分吗 6 知识点5：把原子“切开” 7 知识点6：原子结构的两种模型 7 知识点7：原子核内有些什么 9 知识点8：质子和中子的微观结构 9 【方法技巧】 11 方法技巧1 微观尺度快速记忆 11 方法技巧2 原子结构“三层法” 12 方法技巧3 科学家与成就一一对应 12 方法技巧4 模型判断口诀 12 方法技巧5 宏观与微观倍数估算 12 【巩固训练】 12 【基础题】 12 【提升题】 15 【真题链接】 22 【学习目标】 序号 学习目标 素养目标 1 了解人类对微观世界的探索历程，知道古代对物质结构的猜想 物理观念：感受人类探索微观世界的历史，建立科学史观 2 知道物质是由分子、原子构成的，记住分子直径的数量级 物理观念：建立“物质由微粒构成”的微观认知 3 知道电子的发现及意义，了解原子结构的两种模型 科学思维：理解物理模型法，认识科学理论的发展过程 4 掌握原子的结构：原子核（质子、中子）+核外电子 科学思维：形成从分子→原子→原子核→夸克的尺度认知 5 能运用微观知识解释简单现象，完成尺度比较与估算 科学应用：提升微观与宏观对比、估算能力 重点： 1．物质由分子、原子组成 2．分子直径数量级： 3．原子结构：原子核（质子、中子）+ 核外电子 4．汤姆孙“枣糕模型”、卢瑟福“核式结构模型” 难点： 1．微观尺度的数量级理解与对比 2．原子结构模型的建立与实验依据 3．质子、中子、电子、夸克的层次关系 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：关于物质结构的猜想 水冲刷时间长了，能使石块表面变得圆滑 铜像的手被摸多了，会变小变光亮 铁铲用久了，会变薄 花园中四处飘香 石块、铜像的手、铁铲、花粉……它们是很微小地一点一点散失的。因此猜想，大块物体是由极小的物质粒子组成的 猜想：物质都是由微粒组成的。 知识点2：什么叫分子 分子概念的来源：在德谟克里特提出他的猜想之后的2000多年中，科学家进行了无数的探索和实验。着化学学科的发展，化学家从实验中发现，自然界中确实存在着能保持物质化学性质不变的最小微粒。1811年，意大利物理学家阿伏加德罗首先把它称为“分子”，而且任何物质都是由分子组成的。 1．物体是由分子组成的 一滴水 蚂蚁 石块 高楼大厦 我们常见的物体，例如固体、液体或气体，无论大小、轻重有何不同，也无论是否有生命，都是由分子组成的 2．一些分子的示意图 DNA分子结构 电子显微镜下的金分子 电子显微镜下的多原子分子 电子显微镜下的液晶分子形态 总结归纳： （1）分子：能保持物质化学性质不变的最小微粒。 （2）一切物体都是由大量分子组成的。 化学性质 物质在发生化学变化时所表现出来的性质叫做化学性质。例如，构成水的最小微粒为水分子(H2O)，而水分子是由氢原子(H)和氧(O)原子构成。如果把水分子分成氢原子和氧原子，则氢原子和氧原子不再具有水的化学性质，这两种原子还可以重组构成其他物质，如过氧化氢(双氧水，H2O2）。 理解分子： （1）分子是组成物质的微粒(并不是组成物质的最小微粒)。 （2）分子能保持物质的化学性质。 （3）分子是保持物质化学性质不变的最小微粒，它并不是指体积、空间、数目等方面的“最小”。 知识点3：分子的大小 1．大多数分子直径为10－10m(0.1nm) 左右。 解释说明：除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分子直径的数量级。 2．如何理解分子很小 通常1cm3的空气中，约有2.7×1019个分子， 如果在一个容积为1 cm3的小盒子上开一个小孔，每秒让1 亿个空气分子跑出来，要经过9 000 年，容器中的分子才能全部跑出来 一滴水里含有1.5 万亿个水分子。假如10 亿人来数一滴水里面的水分子， 如果每人每分钟数100 个则需要9 000 年 分子很小，人们把它视为“小球模型”，2 500万个水分子一个挨一个地排成一行，长约1cm 【典例1】（多选题）刮大风时尘埃在空中飞舞。关于尘埃，下列说法正确的是（    ） A．它和一个分子差不多大小 B．可以用肉眼观察到尘埃分子 C．它的直径大约为10-10m D．它是由许多分子构成的 【答案】BD 【解析】ACD．尘埃属于固体小颗粒，尘埃的直径大约左右，而分子的直径在左右，分子的体积很小，尘埃是由很多的分子组成的，所以尘埃的体积要远远大于分子的体积，故AC错误，D正确； B．尘埃用肉眼就能看到，不需要借助显微镜观察，故B正确。故选BD。 【变式1】下面列举的各种现象，不能说明物质是由分子构成的是（　　） A．博物馆门前铜像的手被人摸久了，会变小 B．秋风扫落叶 C．铁铲用久了，会变薄 D．屋檐滴水时间久了，出现“滴水穿石”现象 【答案】B 【解析】A．博物馆门前铜像的手被人摸久了，与手摩擦铜像质量变小，说明物质是由分子构成的，故A不符合题意； B．秋风扫落叶说明落叶受风的作用力，不能说明物质由分子构成，故B符合题意； C．铁铲用久了，由于与地面摩擦，质量变小，铁铲变薄，说明物质是由分子构成的，故C不符合题意； D．“滴水穿石”现象说明了水改变了石头的分子结构，能说明物质是由分子构成的，故D不符合题意。故选B。 【变式2】一粒最微小的灰尘的质量约为，一个分子的质量约为，那么一粒最微小的灰尘约含有 个分子。 【答案】 【解析】已知一粒最微小的灰尘的质量约为m=5×10-7g=5×10-10kg 一个分子的质量约为2×10-27kg，所以一粒最微小的灰尘约含有分子个数为 【变式3】组成物质的基本微粒是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．分子或原子 【答案】D 【解析】物质是由分子或原子组成，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 知识点4：分子可以再分吗 1．分子不是组成物质的最小微粒, 还可以再分割。化学研究发现，还有比分子更小的粒子，称为原子。19 世纪初, 英国科学家道尔顿证明了原子的存在。 2. 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同。如：水分子、二氧化碳分子等为多原子分子；如大多数的金属铁、铜等为单原子分子。 3. 分子能保持物质化学性质不变，但原子不能保持物质化学性质不变，原子的不同组合表现出不同的化学性质。 4. 水分子和二氧化碳分子结构示意图 分子结构示意图 组成 水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的 二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子组成的 结论 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同 知识点5：把原子“切开” 1. 电子的发现 实验操作 19 世纪末，科学家用真空管进行放电实验，发现管的阴极能发出一种射线。阴极射线经过磁场后会发生偏转 实验发现 英国物理学家汤姆生确定了阴极射线是由带负电的微粒组成，这种微粒被命名为“电子” 分析 电子是原子的组成部分。由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质 结论 原子内部有电子，原子也是可分的 2．电子是比分子、原子更小的物质粒子。它的质量me=9.11×10-31kg，约等于氢原子质量的1/1837，半径小于10-16m，一个电子所带的电荷量很少，6.25×1018个电子所带的电荷量才是1C（库）。 知识点6：原子结构的两种模型 1. α-粒子散射实验 实验操作 卢瑟福用α-粒子轰击金箔 实验现象 （1）绝大多数α-粒子穿过金箔后运动方向没有改变；（2）少数α-粒子发生了偏转；（3）极少数α-粒子的偏转角度较大，有的甚至几乎原路返回 结论 原子内部很大部分是空的，原子中间有一个带正电的核，它只占有极小的体积，却集中了原子的几乎全部质量，电子在核外较大空间绕核高速旋转 2. 两种原子模型图 汤姆生的原子模型 卢瑟福的原子模型 模型图 结论 在汤姆生的原子模型中，原子像一个实心球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子犹如糕中的枣儿那样镶嵌在原子里面 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转 评价 α-粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型 人类对微观世界的认识 1811年意大利物理学家阿伏加德罗命名分子；19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在； 1897年英国物理学家汤姆生发现了电子；1911年卢瑟福提出原子核式结构模型； 20世纪初又发现了质子和中子；20世纪60年代发现了夸克。 知识点7：原子核内有些什么 1. 质子和中子 （1）质子：具有单位正电荷量的氢原子核。 （2）中子：原子核中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多。 （3）原子核是由质子和中子组成的。 2. 原子结构图 1. 原子中央有一个很小的核；电子在核外绕核旋转。 2. 原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 3. 原子核中的质子数与核外的电子数相等 理解原子对外不显电性 原子由核外电子和原子核组成，原子核由质子和中子组成。电子带负电，质子带正电，它们所带电量相等，整个原子不对外显示电性，故原子的质子数一定等于电子数。 知识点8：质子和中子的微观结构 质子由两个上夸克和一个下夸克组成 中子由两个下夸克和一个上夸克组成 夸克 1964年由盖耳曼提出。他考虑自己的名声，为了不至于错下结论让人笑话，他在表述自己的观点时，采用了美国作家乔伊斯在《芬尼根斯•韦克》一书中，为耍弄文字游戏而写的一句话：“三个夸克才顶得上一个马克。”因此，他就把这些假设中的更基本的粒子半开玩笑地命名为“夸克”。 【典例2】原子的中心是原子核，原子核周围有电子绕其运动，如图所示是“Li”的原子结构示意图。 通常情况下（    ） A．原子核由质子、中子和电子组成 B．中子带正电荷，与电子带的负电荷在数量上相等 C．原子核所带的正电荷与所有电子带的负电荷在数量上相等 D．原子核、原子、电子、质子四个粒子，空间尺度最大的是原子核 【答案】C 【解析】原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，在原子中，原子核中的质子所带的正电荷总数等于核外电子所带的负电荷总数，中子不带电，所以整个原子不显电性。原子核、原子、电子、质子四个粒子，空间尺度最大的是原子，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 【变式1】如图所示，“好奇号”火星车成功登陆火星。科学家发现：太空中的某些带电粒子会对探测器产生影响。下列粒子因不带电，不影响探测器的是（　　）    A．原子核 B．电子 C．质子 D．中子 【答案】D 【解析】在原子中，质子带正电，电子带负电，而中子不带电；原子核是由质子和中子组成，所以原子核带正电；由此可知，粒子中不带电的是中子。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 【变式2】常见的物质都是由 构成的，分子十分微小，它的直径的数量级一般为 m。分子用肉眼是看不到的，用 可以帮助我们观察到它。 【答案】 分子 电子显微镜 【解析】[1][2][3]常见的物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，而原子还可以再分；分子很小，直径的数量级约为，用肉眼是看不到的，用电子显微镜可以帮助我们观察到它。 【变式3】1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗首先把自然界中存在的保持物质化学性质不变的最小微粒叫做 。 的发现使人们认识到原子是有复杂结构的。 【答案】 分子 电子 【解析】[1][2]1811年，意大利物理学家阿伏加德罗将组成物质的仍能保持其化学性质不变的最小微粒命名为分子，物质是由大量分子组成的；汤姆逊于1897年在真空管阴极射线实验中发现了电子的存在，进而认识到原子是可分的。 12．下图所示的是用来说明原子结构的示意图。由图可知： 是由原子核和电子构成的，图中原子核内部结构的最小微粒是 。 【答案】 原子 夸克 【解析】[1]观察该图，可看到原子里面有电子和原子核，可知原子是由原子核和电子组成。 [2]观察该图，原子核可以再分，分为质子和中子，质子和中子还可以再分，里面有夸克，故原子核内部结构中最小的微粒是夸克。 【方法技巧】 方法技巧1 微观尺度快速记忆 分子、原子直径： 原子核直径： 电子、夸克尺度： 方法技巧2 原子结构“三层法” 1．第一层：原子 = 原子核 + 核外电子； 2．第二层：原子核 = 质子（+） + 中子（不带电）； 3．第三层：质子、中子 → 由夸克构成。 方法技巧3 科学家与成就一一对应 德谟克里特：古代原子猜想 阿伏伽德罗：提出分子 汤姆孙：发现电子，枣糕模型 卢瑟福：核式结构模型 查德威克：发现中子 方法技巧4 模型判断口诀 均匀分布、电子镶嵌 → 枣糕模型（汤姆孙） 核小质大、电子绕转 → 核式模型（卢瑟福） 方法技巧5 宏观与微观倍数估算 步骤：统一单位（都换成米）；用“大尺度 ÷ 小尺度”；比较倍数关系 【巩固训练】 【基础题】 1．（2025·贵州六盘水·二模）人类对物质结构的探索永无止境，科学研究发现任何物质都是由微小粒子——分子、原子构成的，分子直径约为（　　） A．0.1nm B．0.1mm C．0.1cm D．0.1m 【答案】A 【解析】任何物质都是由极其微小的粒子组成的，这些粒子保持了物质原来的性质，该粒子叫分子，分子的直径大约为10−10m，合0.1nm，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 2．对原子核的一些说法，观点错误的是（　　） A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动 B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电 C．质子的质量大约是电子质量的1.836倍，中子和质子的质量几乎相等 D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固 【答案】C 【解析】A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。故A正确，不符合题意； B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。故B正确，不符合题意； C．质子的质量大约是电子质量的1836倍。中子和质子的质量几乎相等。故C错误，符合题意； D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固。故D正确，不符合题意。故选C。 3．使人们确信原子有复杂结构的事实是（　　） A．电子的发现 B．原子核的发现 C．质子的发现 D．中子的发现 【答案】A 【解析】汤姆逊发现电子后，人们认识到原子是由复杂结构的，后来经研究发现原子是由原子核和核外电子组成的。故选A。 4．（25-26九年级上·吉林长春·期中）下列物体中，空间尺度最大的是（　　） A．原子 B．分子 C．原子核 D．PM2.5 【答案】D 【解析】PM2.5是可入肺颗粒物，属于宏观尺度的微小颗粒，其空间尺度远大于微观的原子核、原子、分子，因此空间尺度最大的是 PM2.5。故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 5．（25-26八年级上·山东烟台·期末）原子非常小，其数量级为___________m。20世纪初，英国物理学家卢瑟福提出了原子结构的核式模型，认为原子的中心是一个很小的核，叫作___________，这个核又是由质子和中子组成。20世纪60年代，科学家发现质子和中子均由更小粒子组成，并把这些更小粒子称为___________。 【答案】 原子核 夸克 【解析】[1]原子很小，原子的数量级为。 [2]20世纪初，英国物理学家卢瑟福提出了原子结构的核式模型，认为原子的中心是一个很小的核，叫作原子核，原子核由质子和中子组成。 [3]20世纪60年代，科学家发现质子和中子均由更小粒子组成，并把这些更小粒子称为夸克。 6．（24-25八年级下·山东济宁·期末）各种原子都有相似的结构，图是卢瑟福提出的原子核式结构模型示意图。他认为原子是由_____和_____构成的，其中______几乎集中了原子的全部质量。 【答案】 原子核 电子 原子核 【解析】[1][2][3]卢瑟福通过α粒子散射实验验证了原子的核式结构模型：原子是由位于原子中心的原子核和绕着原子核高速旋转的电子构成的。其中原子核带正电并且集中了原子的绝大部分质量，电子带负电，它是一种核式结构，与太阳系的结构相似。 7．（25-26九年级上·全国·课后作业）《庄子·天下》中有下列论述：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”其意是物质是无限可分的。常见的物质是由_________构成的，一般分子直径的数量级为_________m。我们_________（选填“能”或“不能”）用眼睛直接观察到分子。 【答案】 分子 不能 【解析】[1]常见的物质是由分子构成的； [2]一般分子直径的数量级为m； [3]我们不能用眼睛直接观察到分子，需要用电子显微镜才能观察到分子。 8．（23-24八年级下·河南南阳·期末）在“银河系、宇宙、太阳系”中，尺度最大的是________；1811年，意大利物理学家阿伏加德罗把能保持物质的性质不变的最小颗粒命名为________；“质子、中子、电子”中，不带电的是_______。 【答案】 宇宙 分子 中子 【解析】[1]在“银河系、宇宙、太阳系”中，最大的是宇宙，最小的是太阳系；宇宙包含银河系，银河系包含太阳系。 [2]物质是由分子和原子构成的，分子是保持物质的性质不变的最小颗粒。 [3]“质子、中子、电子”中，质子带正电，电子带负电，中子不带电。 【提升题】 9．（25-26九年级上·全国·期末）如图所示是电子显微镜下的一些金原子。下列有关金原子的说法正确的是（　　） A．这些金原子是保持静止不动的 B．金原子之间的距离小，所以金块很容易被压缩和拉伸 C．人们也可以用肉眼和光学显微镜分辨出它们 D．金是否处于固态可以从其原子的排列方式上进行推断 【答案】D 【解析】A．原子时刻都在做无规则运动，金原子也不例外，不是保持静止不动的，故A错误； B．金原子之间距离小，分子间作用力较大，所以金块很难被压缩和拉伸，故B错误； C．金原子直径非常小，无法用肉眼和光学显微镜分辨出它们，只有用电子显微镜才能观察到，故C错误； D．固态物质的原子排列规则，间距较小，从金原子的排列方式可以推断金是否处于固态，故D正确。故选D。 10．（25-26九年级上·甘肃临夏·期末）甘肃敦煌莫高窟壁画是世界上现存规模最大、保存最完好的石窟艺术宝库。采用高速喷射带负电粒子撞击微生物，使其细胞膜破裂，可以实现灭菌从而保护壁画。该粒子可能是（　　） A．电子 B．原子核 C．质子 D．中子 【答案】A 【解析】原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，故原子核带正电，核外电子带负电，故带负电粒子可能是电子，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 11．（24-25八年级下·山东济南·期末）图（甲）是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图（乙）所示的原子核式结构。下列说法正确的是（       ） A．卢瑟福在研究过程中采用了控制变量法 B．α粒子可能是某种原子的核外电子 C．原子核占据了原子内部大部分空间 D．图（乙）所示原子核式结构是一种模型 【答案】D 【解析】AD．卢瑟福在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构，采用的是模型法，即图乙所示原子核式结构是一种核式结构模型，故A错误，D正确； B．由于原子核撞击的粒子的轨迹看，它们与原子核相互排斥，带正电，可能是某种原子的原子核，故B错误； C．粒子的散射现象的实验结果表明，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，说明原子核外有一个非常大的空间，原子核占据了原子内部小部分空间，故C错误。故选D。 12．（25-26八年级下·全国·周测）体积为的水含有约个水分子，水分子的直径约为。如果将这些分子一个挨一个地排列成一队，则队伍长___________m；这列队伍可绕地球___________圈。（地球半径约为6371km，结果保留三位有效数字） 【答案】 【解析】[1]已知：水分子个数，水分子直径。队伍长度L为：。 [2]已知地球半径，地球周长；，绕地球的圈数n为：。 13．物质由分子或原子构成，原子的结构与太阳系相似，在原子核的周围，有一定数目的电子在绕着原子核运动，在探索微小粒子的历程中，科学家们用一系列高能物理实验证实了大量微小粒子的存在，在原子、原子核、夸克、质子、分子、粒子等微观粒子中，空间尺度最小的是________。 【答案】夸克 【解析】组成物质的分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，而质子和中子又是由夸克构成。粒子带正电荷，由两个带正电荷的质子和两个不带电的中子组成，相当于一个氦原子核； 在原子、原子核、夸克、质子、分子、粒子等微观粒子中，夸克是组成质子和中子的更小粒子，所以夸克的空间尺寸最小。 14．（2025·广东·二模）构成某分子的粒子如图所示（没有全部画出）； 在图中，粒子己是______；表示电子的是______；如果构成该分子的乙可以发生裂变反应，则它发生核裂变时，发生分裂的是______粒子；（以上两空选填编号“甲”、“乙”、“丙”、“丁”、“戊”或“己”）。 【答案】 中子 丁 丙 【解析】[1][2]分子由原子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。质子带正电，电子带负电，中子不带电。所以粒子己是中子；表示电子的是丁。 [3]核裂变是指重核在一定条件下分裂成两个或多个轻核的过程，在这个过程中，发生分裂的是原子核，所以发生分裂的是丙粒子。 15．（22-23八年级下·江苏扬州·期中）如图所示是卢瑟福进行的α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）根据实验现象，卢瑟福提出：“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是_________； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是( ) A．原子的质量是均匀分布的    B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）由上图分析可得a粒子带_________（选填“正电”或“负电”），a粒子穿过金箔_________（选填“属于”或“不属于”）扩散现象； （4）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的核式结构模型，在此模型中，太阳系中的地球相当于原子中的( ) A．质子B．中子C．电子 【答案】 原子核 B 正电 不属于 C 【解析】（1）[1]绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，说明原子的质量主要集中在原子核上，这里的“很小的结构”指的是原子核。 （2）[2]原子内部绝大部分空间是空的，使绝大多数α粒子穿过后方向不变，故A不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[3]由图可知，a粒子和带正电的原子核相互排斥，同种电荷相互排斥，说明a粒子带正电。 [4]扩散现象是不同物质的分子在互相接触时，彼此进入对方的现象，扩散现象是大量分子的无规则运动，a粒子穿过金箔不属于扩散现象。 （4）[5]核式结构模型中，太阳系中的地球相当于原子中的电子，太阳相当于原子中的原子核，地球围绕太阳运动，故AB不符合题意，C符合题意。故选C。 16．（2025·北京通州·一模）请根据材料，回答下列问题： “幽灵粒子”——中微子 构成物质世界最基本的粒子有12种，包括6种夸克、3种带电轻子和3种中微子。3种中微子包括电子中微子、缪中微子和陶中微子。作为一种不带电的粒子，中微子质量小于电子的百万分之一，以接近光速的速度运动，只参与非常微弱的弱相互作用，且具有极强的穿透力，能够轻松穿过地球或者太阳。一直以来，对中微子的检测非常困难，因此中微子也被称为“幽灵粒子”。 2024年11月20日，位于地下700米的广东省江门中微子探测器主体建成。有效质量为2万吨的低本底、高透明度的球形液体闪烁体探测器，也就是中心探测器“大玻璃球”，是世界上最大的单体有机玻璃球，如图甲所示。玻璃球外面的主支撑结构是不锈钢网壳，被2万只直径50厘米的光电倍增管和2.5万只直径不到7.6厘米的光电倍增管和反射膜包拢。安装完成后，玻璃球内部将灌满液体闪烁体，外面浸泡在一个44米深的圆柱形水池中，池内灌装超纯水，图乙为其示意图。 光电倍增管就像是探测器的眼睛，眼睛越多，看得就越细。探测器内部紧密排布的光电倍增管用于探测中微子与液体闪烁体相互作用时产生的微弱的光，并将其转换为电信号并放大千万倍，以便后续分析。探测器外部的光电倍增管主要用于探测宇宙射线产生的背景信号，排除了这些信号的干扰，有助于区分中微子信号，从而提升探测精度。 所有物理学的重大突破，最终全部推动了文明的发展。例如，利用中微子穿透力强的特点，我们可以对地球进行“CT”扫描，地球内部情况一扫便知。未来的中微子实验，将让人类突破认知极限，更好地理解宇宙和物质世界，中微子应用将会融入到人们生活的方方面面。 （1）构成物质世界最基本的粒子有夸克、带电轻子和________。 （2）如果去掉探测器外部的光电倍增管，就不能确定观测到的是中微子信号还是宇宙射线信号。因此，对于实验中的干扰因素要尽量避免或消除，以下实验中消除或减弱干扰因素运用合理的是________。（至少有一个选项正确） A．观察气体扩散现象时，需将上方瓶中装二氧化氮气体，下方瓶中装空气 B．用“土电话”验证固体能传播声音时，处于话筒一端的同学需放大音量； C．观察激光在水中沿直线传播时，需在较暗环境中进行实验 D．观察小磁针在地磁场中的指向时，需远离用电器 （3）利用中微子穿透能力极强的特点，未来可以在哪些领域发挥其作用，请列举一例。 【答案】（1）中微子；（2）CD；（3）地质勘探 【解析】（1）文中明确提到“构成物质世界最基本的粒子有12种，包括6种夸克、3种带电轻子和3种中微子”。 （2）A．观察气体扩散现象时，应将密度大的二氧化氮气体放在下方瓶中，空气放在上方瓶中，这样能排除重力对气体扩散的干扰，而不是将二氧化氮放在上方，故A不符合题意； B．用“土电话”验证固体能传播声音时，放大音量是为了让声音更易被听到，而不是消除干扰因素，故B不符合题意； C．观察激光在水中沿直线传播时，在较暗环境中进行实验是为了减少周围光线的干扰，使激光的传播路径更清晰，故C符合题意； D．观察小磁针在地磁场中的指向时，远离用电器是为了避免用电器产生的磁场对小磁针的干扰，故 D符合题意。 故选CD。 （3）医学影像技术：中微子在人体内的传播可以提供关于内部结构和组织的信息。虽然当前中微子医学影像技术仍在研发阶段，但未来有望成为一种新兴的医学成像手段，为疾病的早期诊断和治疗提供新的方法。 17．请阅读《探究微观世界的超级显微镜——散裂中子源》并回答题。 探究微观世界的超级显微镜——散裂中子源 物质的微观结构决定其宏观性质。为了探测更微小的物质结构，科学家利用散裂中子源，实现了更加精细化的成像效果。中子是组成原子核的微粒之一（如图所示），由于它不带电，不受物质内部电场力的作用，因此中子的穿透力非常强。当中子通过物质内部时，它能更靠近原子核。于是，中子便成为科学家探索微观世界的理想探针。 散裂中子源主要由加速器、靶站和中子谱仪三部分组成（如图所示）。加速器的作用是将质子进行加速，用高速质子去轰击靶站里金属物质的原子核，从而产生高速中子流。这些高速中子流射向待测样品，与其中的原子核发生碰撞而散射出去，这时中子流的运动轨迹、能量和动量就会发生变化。于是，科学家通过分析这些物理量的变化，就能探测出物质的微观结构。这就好比向一张看不见的网上扔很多弹珠，有的弹珠穿网而过，有的则打在网上弹向不同的方向，根据这些弹珠的运动轨迹就能描绘出这张网的形状。这种将不便于直接测量或观察的现象，用它的外显特征或产生的效应来反映的做法，是一种重要的科学研究方法。例如，在探究影响电磁铁磁性强弱 的因素时，用电磁铁吸引铁钉的多少来判断其磁场的强弱。 随着我国散裂中子源的建成和开放运行，它已经帮助我国科学家攻克了许多关键 的核心技术，未来它还会在物理、新能源、材料科学、化学化工、资源环境、生命科 学等方面发挥更多更重要的作用。 请根据以上材料，回答下列问题： （1）原子核是由质子和_________组成的； （2）中子之所是探索微观世界的理想探针，主要是因为____________； （3）文中提到的这种科学研究方法，在科学探究过程中有许多应用。除文中的实例 外，请你再举出一个实例，并说明这种科学研究方法在实例中是如何应用的。__________ 【答案】 中子 由于它不带电，不受物质内部电场力的作用，因此中子的穿透力非常强 研究磁体周围的磁场方向时，借助小磁针的偏转方向来反映磁场的方向；研究动能大小与哪些因素有关时，通过小球撞击木块后，木块移动的距离反映小球动能的大小 【解析】（1）[1]由材料可知，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 （2）[2]由材料可知，由于它不带电，不受物质内部电场力的作用，因此中子的穿透力非常强。 （3）[3]文中提到的这种科学研究方法，在科学探究过程中有许多应用,如研究磁体周围的磁场方向时，借助小磁针的偏转方向来反映磁场的方向；研究动能大小与哪些因素有关时，通过小球撞击木块后，木块移动的距离反映小球动能的大小。 【真题链接】 18．（2025·山东东营·中考真题）在原子中，带负电的微观粒子是（　　） A．质子 B．中子 C．电子 D．原子核 【答案】C 【解析】原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，其中质子带正电，中子不带电，则原子核带正电；电子带负电，所以在原子中，带负电的微观粒子是电子，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 19．（2025·山东滨州·中考真题）下列物体空间尺度最小的是（　　） A．质子 B．原子核 C．原子 D．尘埃 【答案】A 【解析】尘埃是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由位于原子中心的原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子组成的，物体空间尺度最小的是质子，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 20．（2025·山东济南·中考真题）汤姆孙发现阴极射线是由高速运动的带负电粒子组成的，这种带负电的粒子是（　　） A．分子 B．原子 C．质子 D．电子 【答案】D 【解析】原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的，原子核是由不带电的中子和带正电的质子组成的。1897年汤姆孙发现阴极射线是由高速运动的带负电的粒子组成，这种粒子是电子。故选D。 21．（2025·广东广州·中考真题）如图是氦原子的结构示意图，则氦原子（　　） A．核外有2个电子 B．整体有4个电子 C．核外有2个正电荷 D．整体有4个正电荷 【答案】A 【解析】根据氦的原子结构示意图可知，圆圈内的数字为+2，表示氦的原子核内有2个质子，质子带正电荷，质子数等于核外电子数，整个原子呈电中性，因此核外电子带负电荷，数量为2个，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 22．（2025·山东·中考真题）研究人员在低温极强磁场条件下发现了一种带负电荷的新型粒子，未来可能应用于量子计算领域。下列粒子中，与该粒子带电性质相同的是（　　） A．电子 B．原子 C．质子 D．中子 【答案】A 【解析】A．电子带负电，与该粒子带电性质相同，故A符合题意； B．原子整体通常呈电中性，与该粒子带电性质不相同，故B不符合题意； C．质子带正电，与该粒子带电性质不相同，故C不符合题意； D．中子不带电，与该粒子带电性质不相同，故D不符合题意。故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 10.1 探索微观 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 3 【知识梳理】 3 知识点1：关于物质结构的猜想 3 知识点2：什么叫分子 3 知识点3：分子的大小 5 知识点4：分子可以再分吗 6 知识点5：把原子“切开” 6 知识点6：原子结构的两种模型 7 知识点7：原子核内有些什么 8 知识点8：质子和中子的微观结构 8 【方法技巧】 10 方法技巧1 微观尺度快速记忆 10 方法技巧2 原子结构“三层法” 10 方法技巧3 科学家与成就一一对应 10 方法技巧4 模型判断口诀 10 方法技巧5 宏观与微观倍数估算 10 【巩固训练】 10 【基础题】 10 【提升题】 12 【真题链接】 17 【学习目标】 序号 学习目标 素养目标 1 了解人类对微观世界的探索历程，知道古代对物质结构的猜想 物理观念：感受人类探索微观世界的历史，建立科学史观 2 知道物质是由分子、原子构成的，记住分子直径的数量级 物理观念：建立“物质由微粒构成”的微观认知 3 知道电子的发现及意义，了解原子结构的两种模型 科学思维：理解物理模型法，认识科学理论的发展过程 4 掌握原子的结构：原子核（质子、中子）+核外电子 科学思维：形成从分子→原子→原子核→夸克的尺度认知 5 能运用微观知识解释简单现象，完成尺度比较与估算 科学应用：提升微观与宏观对比、估算能力 重点： 1．物质由分子、原子组成 2．分子直径数量级： 3．原子结构：原子核（质子、中子）+ 核外电子 4．汤姆孙“枣糕模型”、卢瑟福“核式结构模型” 难点： 1．微观尺度的数量级理解与对比 2．原子结构模型的建立与实验依据 3．质子、中子、电子、夸克的层次关系 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：关于物质结构的猜想 水冲刷时间长了，能使石块表面变得圆滑 铜像的手被摸多了，会变小变光亮 铁铲用久了，会变薄 花园中四处飘香 石块、铜像的手、铁铲、花粉……它们是很微小地一点一点散失的。因此猜想，大块物体是由极小的物质粒子组成的 猜想：物质都是由微粒组成的。 知识点2：什么叫分子 分子概念的来源：在德谟克里特提出他的猜想之后的2000多年中，科学家进行了无数的探索和实验。着化学学科的发展，化学家从实验中发现，自然界中确实存在着能保持物质化学性质不变的最小微粒。1811年，意大利物理学家阿伏加德罗首先把它称为“分子”，而且任何物质都是由分子组成的。 1．物体是由分子组成的 一滴水 蚂蚁 石块 高楼大厦 我们常见的物体，例如固体、液体或气体，无论大小、轻重有何不同，也无论是否有生命，都是由分子组成的 2．一些分子的示意图 DNA分子结构 电子显微镜下的金分子 电子显微镜下的多原子分子 电子显微镜下的液晶分子形态 总结归纳： （1）分子：能保持物质化学性质不变的最小微粒。 （2）一切物体都是由大量分子组成的。 化学性质 物质在发生化学变化时所表现出来的性质叫做化学性质。例如，构成水的最小微粒为水分子(H2O)，而水分子是由氢原子(H)和氧(O)原子构成。如果把水分子分成氢原子和氧原子，则氢原子和氧原子不再具有水的化学性质，这两种原子还可以重组构成其他物质，如过氧化氢(双氧水，H2O2）。 理解分子： （1）分子是组成物质的微粒(并不是组成物质的最小微粒)。 （2）分子能保持物质的化学性质。 （3）分子是保持物质化学性质不变的最小微粒，它并不是指体积、空间、数目等方面的“最小”。 知识点3：分子的大小 1．大多数分子直径为10－10m(0.1nm) 左右。 解释说明：除一些有机物质的大分子外，一般分子的直径数量级为上面数值，以后无特别说明，我们就以上面数值作为分子直径的数量级。 2．如何理解分子很小 通常1cm3的空气中，约有2.7×1019个分子， 如果在一个容积为1 cm3的小盒子上开一个小孔，每秒让1 亿个空气分子跑出来，要经过9 000 年，容器中的分子才能全部跑出来 一滴水里含有1.5 万亿个水分子。假如10 亿人来数一滴水里面的水分子， 如果每人每分钟数100 个则需要9 000 年 分子很小，人们把它视为“小球模型”，2 500万个水分子一个挨一个地排成一行，长约1cm 【典例1】（多选题）刮大风时尘埃在空中飞舞。关于尘埃，下列说法正确的是（    ） A．它和一个分子差不多大小 B．可以用肉眼观察到尘埃分子 C．它的直径大约为10-10m D．它是由许多分子构成的 【变式1】下面列举的各种现象，不能说明物质是由分子构成的是（　　） A．博物馆门前铜像的手被人摸久了，会变小 B．秋风扫落叶 C．铁铲用久了，会变薄 D．屋檐滴水时间久了，出现“滴水穿石”现象 【变式2】一粒最微小的灰尘的质量约为，一个分子的质量约为，那么一粒最微小的灰尘约含有 个分子。 【变式3】组成物质的基本微粒是（　　） A．电子 B．中子 C．质子 D．分子或原子 知识点4：分子可以再分吗 1．分子不是组成物质的最小微粒, 还可以再分割。化学研究发现，还有比分子更小的粒子，称为原子。19 世纪初, 英国科学家道尔顿证明了原子的存在。 2. 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同。如：水分子、二氧化碳分子等为多原子分子；如大多数的金属铁、铜等为单原子分子。 3. 分子能保持物质化学性质不变，但原子不能保持物质化学性质不变，原子的不同组合表现出不同的化学性质。 4. 水分子和二氧化碳分子结构示意图 分子结构示意图 组成 水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的 二氧化碳分子是由一个碳原子和两个氧原子组成的 结论 分子由原子组成，不同的物质分子，其原子构成也不同 知识点5：把原子“切开” 1. 电子的发现 实验操作 19 世纪末，科学家用真空管进行放电实验，发现管的阴极能发出一种射线。阴极射线经过磁场后会发生偏转 实验发现 英国物理学家汤姆生确定了阴极射线是由带负电的微粒组成，这种微粒被命名为“电子” 分析 电子是原子的组成部分。由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质 结论 原子内部有电子，原子也是可分的 2．电子是比分子、原子更小的物质粒子。它的质量me=9.11×10-31kg，约等于氢原子质量的1/1837，半径小于10-16m，一个电子所带的电荷量很少，6.25×1018个电子所带的电荷量才是1C（库）。 知识点6：原子结构的两种模型 1. α-粒子散射实验 实验操作 卢瑟福用α-粒子轰击金箔 实验现象 （1）绝大多数α-粒子穿过金箔后运动方向没有改变；（2）少数α-粒子发生了偏转；（3）极少数α-粒子的偏转角度较大，有的甚至几乎原路返回 结论 原子内部很大部分是空的，原子中间有一个带正电的核，它只占有极小的体积，却集中了原子的几乎全部质量，电子在核外较大空间绕核高速旋转 2. 两种原子模型图 汤姆生的原子模型 卢瑟福的原子模型 模型图 结论 在汤姆生的原子模型中，原子像一个实心球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子犹如糕中的枣儿那样镶嵌在原子里面 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转 评价 α-粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型 人类对微观世界的认识 1811年意大利物理学家阿伏加德罗命名分子；19世纪初英国科学家道尔顿证明了原子的存在； 1897年英国物理学家汤姆生发现了电子；1911年卢瑟福提出原子核式结构模型； 20世纪初又发现了质子和中子；20世纪60年代发现了夸克。 知识点7：原子核内有些什么 1. 质子和中子 （1）质子：具有单位正电荷量的氢原子核。 （2）中子：原子核中还有一种不带电的粒子，它的质量跟质子差不多。 （3）原子核是由质子和中子组成的。 2. 原子结构图 1. 原子中央有一个很小的核；电子在核外绕核旋转。 2. 原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 3. 原子核中的质子数与核外的电子数相等 理解原子对外不显电性 原子由核外电子和原子核组成，原子核由质子和中子组成。电子带负电，质子带正电，它们所带电量相等，整个原子不对外显示电性，故原子的质子数一定等于电子数。 知识点8：质子和中子的微观结构 质子由两个上夸克和一个下夸克组成 中子由两个下夸克和一个上夸克组成 夸克 1964年由盖耳曼提出。他考虑自己的名声，为了不至于错下结论让人笑话，他在表述自己的观点时，采用了美国作家乔伊斯在《芬尼根斯•韦克》一书中，为耍弄文字游戏而写的一句话：“三个夸克才顶得上一个马克。”因此，他就把这些假设中的更基本的粒子半开玩笑地命名为“夸克”。 【典例2】原子的中心是原子核，原子核周围有电子绕其运动，如图所示是“Li”的原子结构示意图。 通常情况下（    ） A．原子核由质子、中子和电子组成 B．中子带正电荷，与电子带的负电荷在数量上相等 C．原子核所带的正电荷与所有电子带的负电荷在数量上相等 D．原子核、原子、电子、质子四个粒子，空间尺度最大的是原子核 【变式1】如图所示，“好奇号”火星车成功登陆火星。科学家发现：太空中的某些带电粒子会对探测器产生影响。下列粒子因不带电，不影响探测器的是（　　）    A．原子核 B．电子 C．质子 D．中子 【变式2】常见的物质都是由 构成的，分子十分微小，它的直径的数量级一般为 m。分子用肉眼是看不到的，用 可以帮助我们观察到它。 【变式3】1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗首先把自然界中存在的保持物质化学性质不变的最小微粒叫做 。 的发现使人们认识到原子是有复杂结构的。 12．下图所示的是用来说明原子结构的示意图。由图可知： 是由原子核和电子构成的，图中原子核内部结构的最小微粒是 。 【方法技巧】 方法技巧1 微观尺度快速记忆 分子、原子直径： 原子核直径： 电子、夸克尺度： 方法技巧2 原子结构“三层法” 1．第一层：原子 = 原子核 + 核外电子； 2．第二层：原子核 = 质子（+） + 中子（不带电）； 3．第三层：质子、中子 → 由夸克构成。 方法技巧3 科学家与成就一一对应 德谟克里特：古代原子猜想 阿伏伽德罗：提出分子 汤姆孙：发现电子，枣糕模型 卢瑟福：核式结构模型 查德威克：发现中子 方法技巧4 模型判断口诀 均匀分布、电子镶嵌 → 枣糕模型（汤姆孙） 核小质大、电子绕转 → 核式模型（卢瑟福） 方法技巧5 宏观与微观倍数估算 步骤：统一单位（都换成米）；用“大尺度 ÷ 小尺度”；比较倍数关系 【巩固训练】 【基础题】 1．（2025·贵州六盘水·二模）人类对物质结构的探索永无止境，科学研究发现任何物质都是由微小粒子——分子、原子构成的，分子直径约为（　　） A．0.1nm B．0.1mm C．0.1cm D．0.1m 2．对原子核的一些说法，观点错误的是（　　） A．原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动 B．原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电 C．质子的质量大约是电子质量的1.836倍，中子和质子的质量几乎相等 D．中子和质子依靠强大的核力紧密结合在一起，原子核十分牢固 3．使人们确信原子有复杂结构的事实是（　　） A．电子的发现 B．原子核的发现 C．质子的发现 D．中子的发现 4．（25-26九年级上·吉林长春·期中）下列物体中，空间尺度最大的是（　　） A．原子 B．分子 C．原子核 D．PM2.5 5．（25-26八年级上·山东烟台·期末）原子非常小，其数量级为___________m。20世纪初，英国物理学家卢瑟福提出了原子结构的核式模型，认为原子的中心是一个很小的核，叫作___________，这个核又是由质子和中子组成。20世纪60年代，科学家发现质子和中子均由更小粒子组成，并把这些更小粒子称为___________。 6．（24-25八年级下·山东济宁·期末）各种原子都有相似的结构，图是卢瑟福提出的原子核式结构模型示意图。他认为原子是由_____和_____构成的，其中______几乎集中了原子的全部质量。 7．（25-26九年级上·全国·课后作业）《庄子·天下》中有下列论述：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”其意是物质是无限可分的。常见的物质是由_________构成的，一般分子直径的数量级为_________m。我们_________（选填“能”或“不能”）用眼睛直接观察到分子。 8．（23-24八年级下·河南南阳·期末）在“银河系、宇宙、太阳系”中，尺度最大的是________；1811年，意大利物理学家阿伏加德罗把能保持物质的性质不变的最小颗粒命名为________；“质子、中子、电子”中，不带电的是_______。 【提升题】 9．（25-26九年级上·全国·期末）如图所示是电子显微镜下的一些金原子。下列有关金原子的说法正确的是（　　） A．这些金原子是保持静止不动的 B．金原子之间的距离小，所以金块很容易被压缩和拉伸 C．人们也可以用肉眼和光学显微镜分辨出它们 D．金是否处于固态可以从其原子的排列方式上进行推断 10．（25-26九年级上·甘肃临夏·期末）甘肃敦煌莫高窟壁画是世界上现存规模最大、保存最完好的石窟艺术宝库。采用高速喷射带负电粒子撞击微生物，使其细胞膜破裂，可以实现灭菌从而保护壁画。该粒子可能是（　　） A．电子 B．原子核 C．质子 D．中子 11．（24-25八年级下·山东济南·期末）图（甲）是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图（乙）所示的原子核式结构。下列说法正确的是（       ） A．卢瑟福在研究过程中采用了控制变量法 B．α粒子可能是某种原子的核外电子 C．原子核占据了原子内部大部分空间 D．图（乙）所示原子核式结构是一种模型 12．（25-26八年级下·全国·周测）体积为的水含有约个水分子，水分子的直径约为。如果将这些分子一个挨一个地排列成一队，则队伍长___________m；这列队伍可绕地球___________圈。（地球半径约为6371km，结果保留三位有效数字） 13．物质由分子或原子构成，原子的结构与太阳系相似，在原子核的周围，有一定数目的电子在绕着原子核运动，在探索微小粒子的历程中，科学家们用一系列高能物理实验证实了大量微小粒子的存在，在原子、原子核、夸克、质子、分子、粒子等微观粒子中，空间尺度最小的是________。 14．（2025·广东·二模）构成某分子的粒子如图所示（没有全部画出）； 在图中，粒子己是______；表示电子的是______；如果构成该分子的乙可以发生裂变反应，则它发生核裂变时，发生分裂的是______粒子；（以上两空选填编号“甲”、“乙”、“丙”、“丁”、“戊”或“己”）。 15．（22-23八年级下·江苏扬州·期中）如图所示是卢瑟福进行的α粒子散射实验，结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数的α粒子偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。 （1）根据实验现象，卢瑟福提出：“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这个“很小的结构”指的是_________； （2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，下列有关该现象的解释中合理的是( ) A．原子的质量是均匀分布的    B．原子内部绝大部分空间是空的 （3）由上图分析可得a粒子带_________（选填“正电”或“负电”），a粒子穿过金箔_________（选填“属于”或“不属于”）扩散现象； （4）卢瑟福根据实验现象，经过想象、类比建立了类似行星绕日的核式结构模型，在此模型中，太阳系中的地球相当于原子中的( ) A．质子B．中子C．电子 16．（2025·北京通州·一模）请根据材料，回答下列问题： “幽灵粒子”——中微子 构成物质世界最基本的粒子有12种，包括6种夸克、3种带电轻子和3种中微子。3种中微子包括电子中微子、缪中微子和陶中微子。作为一种不带电的粒子，中微子质量小于电子的百万分之一，以接近光速的速度运动，只参与非常微弱的弱相互作用，且具有极强的穿透力，能够轻松穿过地球或者太阳。一直以来，对中微子的检测非常困难，因此中微子也被称为“幽灵粒子”。 2024年11月20日，位于地下700米的广东省江门中微子探测器主体建成。有效质量为2万吨的低本底、高透明度的球形液体闪烁体探测器，也就是中心探测器“大玻璃球”，是世界上最大的单体有机玻璃球，如图甲所示。玻璃球外面的主支撑结构是不锈钢网壳，被2万只直径50厘米的光电倍增管和2.5万只直径不到7.6厘米的光电倍增管和反射膜包拢。安装完成后，玻璃球内部将灌满液体闪烁体，外面浸泡在一个44米深的圆柱形水池中，池内灌装超纯水，图乙为其示意图。 光电倍增管就像是探测器的眼睛，眼睛越多，看得就越细。探测器内部紧密排布的光电倍增管用于探测中微子与液体闪烁体相互作用时产生的微弱的光，并将其转换为电信号并放大千万倍，以便后续分析。探测器外部的光电倍增管主要用于探测宇宙射线产生的背景信号，排除了这些信号的干扰，有助于区分中微子信号，从而提升探测精度。 所有物理学的重大突破，最终全部推动了文明的发展。例如，利用中微子穿透力强的特点，我们可以对地球进行“CT”扫描，地球内部情况一扫便知。未来的中微子实验，将让人类突破认知极限，更好地理解宇宙和物质世界，中微子应用将会融入到人们生活的方方面面。 （1）构成物质世界最基本的粒子有夸克、带电轻子和________。 （2）如果去掉探测器外部的光电倍增管，就不能确定观测到的是中微子信号还是宇宙射线信号。因此，对于实验中的干扰因素要尽量避免或消除，以下实验中消除或减弱干扰因素运用合理的是________。（至少有一个选项正确） A．观察气体扩散现象时，需将上方瓶中装二氧化氮气体，下方瓶中装空气 B．用“土电话”验证固体能传播声音时，处于话筒一端的同学需放大音量； C．观察激光在水中沿直线传播时，需在较暗环境中进行实验 D．观察小磁针在地磁场中的指向时，需远离用电器 （3）利用中微子穿透能力极强的特点，未来可以在哪些领域发挥其作用，请列举一例。 17．请阅读《探究微观世界的超级显微镜——散裂中子源》并回答题。 探究微观世界的超级显微镜——散裂中子源 物质的微观结构决定其宏观性质。为了探测更微小的物质结构，科学家利用散裂中子源，实现了更加精细化的成像效果。中子是组成原子核的微粒之一（如图所示），由于它不带电，不受物质内部电场力的作用，因此中子的穿透力非常强。当中子通过物质内部时，它能更靠近原子核。于是，中子便成为科学家探索微观世界的理想探针。 散裂中子源主要由加速器、靶站和中子谱仪三部分组成（如图所示）。加速器的作用是将质子进行加速，用高速质子去轰击靶站里金属物质的原子核，从而产生高速中子流。这些高速中子流射向待测样品，与其中的原子核发生碰撞而散射出去，这时中子流的运动轨迹、能量和动量就会发生变化。于是，科学家通过分析这些物理量的变化，就能探测出物质的微观结构。这就好比向一张看不见的网上扔很多弹珠，有的弹珠穿网而过，有的则打在网上弹向不同的方向，根据这些弹珠的运动轨迹就能描绘出这张网的形状。这种将不便于直接测量或观察的现象，用它的外显特征或产生的效应来反映的做法，是一种重要的科学研究方法。例如，在探究影响电磁铁磁性强弱 的因素时，用电磁铁吸引铁钉的多少来判断其磁场的强弱。 随着我国散裂中子源的建成和开放运行，它已经帮助我国科学家攻克了许多关键 的核心技术，未来它还会在物理、新能源、材料科学、化学化工、资源环境、生命科 学等方面发挥更多更重要的作用。 请根据以上材料，回答下列问题： （1）原子核是由质子和_________组成的； （2）中子之所是探索微观世界的理想探针，主要是因为____________； （3）文中提到的这种科学研究方法，在科学探究过程中有许多应用。除文中的实例 外，请你再举出一个实例，并说明这种科学研究方法在实例中是如何应用的。__________ 【真题链接】 18．（2025·山东东营·中考真题）在原子中，带负电的微观粒子是（　　） A．质子 B．中子 C．电子 D．原子核 19．（2025·山东滨州·中考真题）下列物体空间尺度最小的是（　　） A．质子 B．原子核 C．原子 D．尘埃 20．（2025·山东济南·中考真题）汤姆孙发现阴极射线是由高速运动的带负电粒子组成的，这种带负电的粒子是（　　） A．分子 B．原子 C．质子 D．电子 21．（2025·广东广州·中考真题）如图是氦原子的结构示意图，则氦原子（　　） A．核外有2个电子 B．整体有4个电子 C．核外有2个正电荷 D．整体有4个正电荷 22．（2025·山东·中考真题）研究人员在低温极强磁场条件下发现了一种带负电荷的新型粒子，未来可能应用于量子计算领域。下列粒子中，与该粒子带电性质相同的是（　　） A．电子 B．原子 C．质子 D．中子 / 学科网（北京）股份有限公司 $